JP2001189512A - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/1301—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude in optical amplifiers
- H01S3/1302—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude in optical amplifiers by all-optical means, e.g. gain-clamping
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- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で中心波長精度が高く、光増幅利
得が安定した光増幅器を提供する。 【解決手段】 光合分波器２の出力ポートのうち、信号
光が割り当てられていない出力ポートを用いて光増幅部
の光合分波器７と、希土類添加光ファイバ５と、光合分
波器２と、光カプラ３ｂ、３ｃとの間で内部発振を生じ
させる帰還ループを形成して利得を安定化させるととも
に、発振波長をモニタし、この発振波長を一定にするこ
とによって中心波長の安定化と光増幅器の利得の安定化
とを図ることができる。
得が安定した光増幅器を提供する。 【解決手段】 光合分波器２の出力ポートのうち、信号
光が割り当てられていない出力ポートを用いて光増幅部
の光合分波器７と、希土類添加光ファイバ５と、光合分
波器２と、光カプラ３ｂ、３ｃとの間で内部発振を生じ
させる帰還ループを形成して利得を安定化させるととも
に、発振波長をモニタし、この発振波長を一定にするこ
とによって中心波長の安定化と光増幅器の利得の安定化
とを図ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅器に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】希土類添加光ファイバを用いた光ファイ
バ増幅器は、高利得、高出力、低雑音等の優れた特性を
合わせ持つため、光通信システムの性能を大幅に向上さ
せた。光ファイバ増幅器の原理は、添加した希土類イオ
ンの励起準位に相当する波長を有する励起光を光ファイ
バに入射し、希土類イオンのエネルギー準位の反転分布
により生じる誘導放出現象により信号光を増幅すること
にある。
バ増幅器は、高利得、高出力、低雑音等の優れた特性を
合わせ持つため、光通信システムの性能を大幅に向上さ
せた。光ファイバ増幅器の原理は、添加した希土類イオ
ンの励起準位に相当する波長を有する励起光を光ファイ
バに入射し、希土類イオンのエネルギー準位の反転分布
により生じる誘導放出現象により信号光を増幅すること
にある。
【０００３】特にエルビウム（Ｅｒ）を添加した光ファ
イバ増幅器（以下「ＥＤＦＡ」という。）は、増幅波長
帯が石英系光ファイバの最低損失波長帯（１．５５μ
ｍ）に一致し、しかも効率がよく、高利得、低雑音の増
幅特性が容易に得られることから、広く実用に供される
こととなった。
イバ増幅器（以下「ＥＤＦＡ」という。）は、増幅波長
帯が石英系光ファイバの最低損失波長帯（１．５５μ
ｍ）に一致し、しかも効率がよく、高利得、低雑音の増
幅特性が容易に得られることから、広く実用に供される
こととなった。
【０００４】ＥＤＦＡ等の光ファイバ増幅器を用いる
と、波長多重化された信号光を一括して増幅することが
できるので、波長多重による大容量で柔軟な伝送システ
ムを経済的に構築することが可能となる。波長多重を利
用したシステムにおいては波長チャンネル毎の光合分波
が必須であり、また光合分波器やその前後の信号伝送、
信号処理に伴う損失を補償するため、光合分波器と光増
幅器とを、組み合わせて使用することが多くなる。
と、波長多重化された信号光を一括して増幅することが
できるので、波長多重による大容量で柔軟な伝送システ
ムを経済的に構築することが可能となる。波長多重を利
用したシステムにおいては波長チャンネル毎の光合分波
が必須であり、また光合分波器やその前後の信号伝送、
信号処理に伴う損失を補償するため、光合分波器と光増
幅器とを、組み合わせて使用することが多くなる。
【０００５】図４は光増幅器の従来例を示すブロック図
である。
である。
【０００６】波長多重された信号光は光ファイバ増幅器
１により一括して増幅された後、光合分波器２に入力さ
れ、波長ごとに分波された信号光を得るようになってい
る。
１により一括して増幅された後、光合分波器２に入力さ
れ、波長ごとに分波された信号光を得るようになってい
る。
【０００７】システムが大規模化するにつれ、波長チャ
ンネル数が増大し、また有効な増幅帯域内でチャンネル
数を増すためにチャンネル間の波長間隔が狭まってい
く。さらに、システムが高機能化し、波長チャンネル毎
のルーティングや分岐／挿入等の機能が加わると、伝送
路内に多重化されるチャンネル数がダイナミックに変動
する。従って、使用される光増幅器や光合分波器にはま
すます高い性能が要求される。
ンネル数が増大し、また有効な増幅帯域内でチャンネル
数を増すためにチャンネル間の波長間隔が狭まってい
く。さらに、システムが高機能化し、波長チャンネル毎
のルーティングや分岐／挿入等の機能が加わると、伝送
路内に多重化されるチャンネル数がダイナミックに変動
する。従って、使用される光増幅器や光合分波器にはま
すます高い性能が要求される。
【０００８】まず、多重チャンネル数の増大とチャンネ
ル間の波長間隔の縮小に伴い、光合分波器には高い中心
波長精度が要求される。これに対しては、素子の製造精
度の向上、温度依存性の低減及び動作時の素子温度の安
定化制御により対処している。
ル間の波長間隔の縮小に伴い、光合分波器には高い中心
波長精度が要求される。これに対しては、素子の製造精
度の向上、温度依存性の低減及び動作時の素子温度の安
定化制御により対処している。
【０００９】また、通常の光ファイバ増幅器では多重化
されるチャンネル数のダイナミックな変動に応じて１波
当たりの利得も変動を受ける。この利得の変動を回避す
るために、光ファイバ増幅器に入力される信号光の強度
と増幅された信号光の強度とをモニタし、両信号光の強
度の比が一定になるように励起光強度を制御する方法が
提案されている。
されるチャンネル数のダイナミックな変動に応じて１波
当たりの利得も変動を受ける。この利得の変動を回避す
るために、光ファイバ増幅器に入力される信号光の強度
と増幅された信号光の強度とをモニタし、両信号光の強
度の比が一定になるように励起光強度を制御する方法が
提案されている。
【００１０】しかしながら、このような方法では構成が
複雑になる他、広い入力範囲にわたり、利得を高精度に
安定化させるのが困難であり、また信号光のパワーＰｉ
の時間変動に対する過渡的な応答特性に問題がある。
複雑になる他、広い入力範囲にわたり、利得を高精度に
安定化させるのが困難であり、また信号光のパワーＰｉ
の時間変動に対する過渡的な応答特性に問題がある。
【００１１】このような問題を解決する方法として、増
幅器内で発振を生じさせ、この発振により利得の安定化
を図る方法が提案されている。
幅器内で発振を生じさせ、この発振により利得の安定化
を図る方法が提案されている。
【００１２】図５は光増幅器の他の従来例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【００１３】通常の光ファイバ増幅器１の入出力にそれ
ぞれ光カプラ３ａ、３ｂを設け、光ファイバ増幅器１の
出力から入力への帰還ループを形成する。この帰還ルー
プ内に設けられた光バンドパスフィルタ４により定めら
れた通過波長λOSC でレーザ発振し、光ファイバ増幅器
は信号光のパワーＰｉによらず一定の増幅利得に固定さ
れる。
ぞれ光カプラ３ａ、３ｂを設け、光ファイバ増幅器１の
出力から入力への帰還ループを形成する。この帰還ルー
プ内に設けられた光バンドパスフィルタ４により定めら
れた通過波長λOSC でレーザ発振し、光ファイバ増幅器
は信号光のパワーＰｉによらず一定の増幅利得に固定さ
れる。
【００１４】このような内部発振を用いた方法によれ
ば、入力信号光のパワーＰｉの変化によらず常に一定の
利得を保つことができ、入力信号光のパワーＰｉの時間
変化に対する過渡的な応答特性も安定している。しかも
複雑な電気的制御も不要である。さらにレーザ発振を生
じている入力信号光のパワーＰｉの範囲においては利得
の波長依存性も安定化される。
ば、入力信号光のパワーＰｉの変化によらず常に一定の
利得を保つことができ、入力信号光のパワーＰｉの時間
変化に対する過渡的な応答特性も安定している。しかも
複雑な電気的制御も不要である。さらにレーザ発振を生
じている入力信号光のパワーＰｉの範囲においては利得
の波長依存性も安定化される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、波長チャネ
ル間の波長間隔が狭くなるに従い、光合分波器の中心波
長精度への要求が厳しくなり、素子温度のより厳密な制
御が必要になる。しかしながら、素子温度の安定化のみ
では光合分波器の特性の経時的な変化に追従することが
できない。
ル間の波長間隔が狭くなるに従い、光合分波器の中心波
長精度への要求が厳しくなり、素子温度のより厳密な制
御が必要になる。しかしながら、素子温度の安定化のみ
では光合分波器の特性の経時的な変化に追従することが
できない。
【００１６】一方、レーザ発振を用いて利得が安定した
図５に示した光増幅器においては、内部発振光が信号光
とともに外部に漏れだすという問題がある。また、光増
幅器の入出力に設けられた光カプラや帰還ループ内に設
けられた光バンドパスフィルタ等の光部品を必要とする
のでコスト増となるという問題があった。
図５に示した光増幅器においては、内部発振光が信号光
とともに外部に漏れだすという問題がある。また、光増
幅器の入出力に設けられた光カプラや帰還ループ内に設
けられた光バンドパスフィルタ等の光部品を必要とする
のでコスト増となるという問題があった。
【００１７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、簡単な構成で中心波長精度が高く、光増幅利得が安
定した光増幅器を提供することにある。
し、簡単な構成で中心波長精度が高く、光増幅利得が安
定した光増幅器を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光増幅器は、励起光を発生する励起光源と、
一端に信号光が入力される希土類添加光ファイバと、希
土類添加光ファイバ内の信号光と励起光とを合波して希
土類添加光ファイバの他端から増幅された信号光を出力
させる光合分波器と、希土類添加光ファイバの他端にコ
モンポートが接続され希土類添加光ファイバの増幅波長
帯域内の複数の信号光を合分波する光合分波器と、光合
分波器の特定の波長の信号光を入出力する入出力ポート
と希土類添加光ファイバの一端とを光学的に結合し、特
定の波長の信号光を希土類添加光ファイバに帰還させる
ことにより特定の波長でレーザ発振させる光結合手段と
を備えたものである。
に本発明の光増幅器は、励起光を発生する励起光源と、
一端に信号光が入力される希土類添加光ファイバと、希
土類添加光ファイバ内の信号光と励起光とを合波して希
土類添加光ファイバの他端から増幅された信号光を出力
させる光合分波器と、希土類添加光ファイバの他端にコ
モンポートが接続され希土類添加光ファイバの増幅波長
帯域内の複数の信号光を合分波する光合分波器と、光合
分波器の特定の波長の信号光を入出力する入出力ポート
と希土類添加光ファイバの一端とを光学的に結合し、特
定の波長の信号光を希土類添加光ファイバに帰還させる
ことにより特定の波長でレーザ発振させる光結合手段と
を備えたものである。
【００１９】上記構成に加え本発明の光増幅器は、レー
ザ発振の光周波数を検出する検出手段と、検出した光周
波数が一定になるように光合分波器の特性を帰還制御す
る帰還制御手段とを有するのが好ましい。
ザ発振の光周波数を検出する検出手段と、検出した光周
波数が一定になるように光合分波器の特性を帰還制御す
る帰還制御手段とを有するのが好ましい。
【００２０】上記構成に加え本発明の光増幅器の光合分
波器の特性は温度情報であってもよい。
波器の特性は温度情報であってもよい。
【００２１】上記構成に加え本発明の光増幅器の光結合
手段は光カプラあるいは光サーキュレータであるのが好
ましい。
手段は光カプラあるいは光サーキュレータであるのが好
ましい。
【００２２】上記構成に加え本発明の光増幅器は、光合
分波器と希土類添加光ファイバとの間に、増幅利得を制
御すべく光結合の大きさを調整する調整手段とを設ける
のが好ましい。
分波器と希土類添加光ファイバとの間に、増幅利得を制
御すべく光結合の大きさを調整する調整手段とを設ける
のが好ましい。
【００２３】上記構成に加え本発明の光増幅器の調整手
段は光減衰器であるのが好ましい。
段は光減衰器であるのが好ましい。
【００２４】上記構成に加え本発明の光増幅器は、光合
分波器は基板上に形成されたアレイ導波路格子を用いた
集積化光合分波器であるのが好ましい。
分波器は基板上に形成されたアレイ導波路格子を用いた
集積化光合分波器であるのが好ましい。
【００２５】本発明によれば、光合分波器の入出力ポー
トのうち、信号光が割り当てられていない入出力ポート
を用いて光増幅部の光合分波器と、希土類添加光ファイ
バと、光合分波器と、光結合手段との間で内部発振を生
じさせる帰還ループを形成して利得を安定化させるとと
もに発振波長をモニタし、この発振波長を一定にするこ
とによって中心波長の安定化と光増幅器の利得の安定化
とを図ることができる。
トのうち、信号光が割り当てられていない入出力ポート
を用いて光増幅部の光合分波器と、希土類添加光ファイ
バと、光合分波器と、光結合手段との間で内部発振を生
じさせる帰還ループを形成して利得を安定化させるとと
もに発振波長をモニタし、この発振波長を一定にするこ
とによって中心波長の安定化と光増幅器の利得の安定化
とを図ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００２７】図１は本発明の光増幅器の一実施の形態を
示すブロック図である。信号光は波長λ0 〜λN の信号
光が多重されたものとする。
示すブロック図である。信号光は波長λ0 〜λN の信号
光が多重されたものとする。
【００２８】本光増幅器は、信号光を入力する光結合手
段としての光カプラ３ｂと、入力ポートが光カプラ３ｂ
に接続された光アイソレータ８と、一方の入出力ポート
７−１が光アイソレータ８の出力ポートに接続された光
合分波器７と、出力ポートが光合分波器７の入力ポート
７−１に接続された励起光源６と、一端が光合分波器７
の他方の入出力ポート７−３に接続された希土類添加光
ファイバ５と、コモンポートが希土類添加光ファイバ５
の他端に接続され増幅された信号光（波長λ0〜λN ）
を複数の出力ポートから出力する光合分波器２と、光合
分波器２の特定の波長λN+1 の信号光を入出力する入出
力ポートに接続された光カプラ３ｃと、光カプラ３ｃと
光カプラ３ｂとの間に接続された光減衰器９と、光カプ
ラ３ｃに入力ポートが光カプラ３ｃに接続された検出手
段としての光周波数弁別器１０と、入力ポートが光周波
数弁別器１０の出力ポートに接続され出力ポートが光合
分波器２に設けられた図示しないヒータ（例えばペルチ
ェ素子）に接続された帰還制御手段としての温度制御器
１１とで構成されている。
段としての光カプラ３ｂと、入力ポートが光カプラ３ｂ
に接続された光アイソレータ８と、一方の入出力ポート
７−１が光アイソレータ８の出力ポートに接続された光
合分波器７と、出力ポートが光合分波器７の入力ポート
７−１に接続された励起光源６と、一端が光合分波器７
の他方の入出力ポート７−３に接続された希土類添加光
ファイバ５と、コモンポートが希土類添加光ファイバ５
の他端に接続され増幅された信号光（波長λ0〜λN ）
を複数の出力ポートから出力する光合分波器２と、光合
分波器２の特定の波長λN+1 の信号光を入出力する入出
力ポートに接続された光カプラ３ｃと、光カプラ３ｃと
光カプラ３ｂとの間に接続された光減衰器９と、光カプ
ラ３ｃに入力ポートが光カプラ３ｃに接続された検出手
段としての光周波数弁別器１０と、入力ポートが光周波
数弁別器１０の出力ポートに接続され出力ポートが光合
分波器２に設けられた図示しないヒータ（例えばペルチ
ェ素子）に接続された帰還制御手段としての温度制御器
１１とで構成されている。
【００２９】次に本光増幅器の作動について説明する。
【００３０】信号光は光カプラ３ｂ及び光アイソレータ
８を経て光合分波器７により励起光源６からの励起光と
合波されて希土類添加光ファイバ５に入射する。希土類
添加光ファイバ５で増幅された信号光は、光合分波器２
により波長の異なるチャネルごとに分離され出力され
る。
８を経て光合分波器７により励起光源６からの励起光と
合波されて希土類添加光ファイバ５に入射する。希土類
添加光ファイバ５で増幅された信号光は、光合分波器２
により波長の異なるチャネルごとに分離され出力され
る。
【００３１】一方、光合分波器２の入出力ポートのうち
信号光波長帯域外の分波出力ポート（図では波長λN+1
の出力ポート）は光カプラ３ｃ、光減衰器９を経て光カ
プラ３ｂにより光増幅部（励起光源、光合分波器、希土
類添加光ファイバ、光合分波器、光減衰器、光カプラ、
光アイソレータ）の入力側に帰還される。この帰還ルー
プにより増幅器は波長λN+1 でレーザ発振し、このレー
ザ発振により増幅部の利得は図５に示した従来例と同様
に信号光の入力パワーＰｉによらず一定に保たれる。ま
た増幅部の利得は光減衰器９により帰還ループの損失を
変えることにより調整可能である。
信号光波長帯域外の分波出力ポート（図では波長λN+1
の出力ポート）は光カプラ３ｃ、光減衰器９を経て光カ
プラ３ｂにより光増幅部（励起光源、光合分波器、希土
類添加光ファイバ、光合分波器、光減衰器、光カプラ、
光アイソレータ）の入力側に帰還される。この帰還ルー
プにより増幅器は波長λN+1 でレーザ発振し、このレー
ザ発振により増幅部の利得は図５に示した従来例と同様
に信号光の入力パワーＰｉによらず一定に保たれる。ま
た増幅部の利得は光減衰器９により帰還ループの損失を
変えることにより調整可能である。
【００３２】レーザ発振光の一部は光カプラ３ｃにより
分岐され、光周波数弁別器１０によりその発振波長が検
出され、この検出出力を用いて発振波長が一定になるよ
うに温度制御器１１により光合分波器の温度が帰還制御
される。このような温度制御は、例えば光合分波素子が
ヒータ（あるいはペルチェ素子）上に搭載され、温度調
整素子に加える電流量を駆動回路により制御することで
実現される。
分岐され、光周波数弁別器１０によりその発振波長が検
出され、この検出出力を用いて発振波長が一定になるよ
うに温度制御器１１により光合分波器の温度が帰還制御
される。このような温度制御は、例えば光合分波素子が
ヒータ（あるいはペルチェ素子）上に搭載され、温度調
整素子に加える電流量を駆動回路により制御することで
実現される。
【００３３】以上において本光増幅器は、光合分波器の
特性（例えば温度）が変動しても常に中心波長を安定化
することができ、また入力する信号光パワーＰｉによら
ず一定の増幅利得（出力信号光パワーＰｏ）を得ること
ができ、さらに内部の発振光が外部に漏れることもな
い。
特性（例えば温度）が変動しても常に中心波長を安定化
することができ、また入力する信号光パワーＰｉによら
ず一定の増幅利得（出力信号光パワーＰｏ）を得ること
ができ、さらに内部の発振光が外部に漏れることもな
い。
【００３４】図２は本発明の光増幅器の他の実施の形態
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【００３５】図１に示した実施の形態との相違点は、光
カプラの代わりに光サーキュレータを用いた点である。
カプラの代わりに光サーキュレータを用いた点である。
【００３６】すなわち本光増幅器は、信号光を入力する
ポートＡからポートＢ、ポートＢからポートＣ、ポート
ＣからポートＡへの順方向特性を有する光サーキュレー
タ１２と、一方の入力ポートが光サーキュレータ１２の
ポートＢに接続された光合分波器７と、光合分波器７の
入力ポート７−２に接続された励起光源６と、一端が光
合分波器７の入出力ポート７−３に接続された希土類添
加光ファイバ５と、コモンポートが希土類添加光ファイ
バ５の他端に接続され増幅された信号光（λ0〜λN ）
を複数の出力ポートから出力する光合分波器２と、一端
が光合分波器２の特定の波長λN+1 の信号光を出力する
出力ポートに接続された光減衰器９と、光減衰器９の他
端と光サーキュレータ１２のポートＣとの間に接続され
た光カプラ３ｃと、入力ポートが光カプラ３ｃに接続さ
れた光周波数弁別器１０と、入力ポートが光周波数弁別
器１０の出力ポートに接続され出力ポートが光合分波器
２に設けられた図示しないヒータ（ペルチェ素子）に接
続された温度制御器１１とで構成されている。
ポートＡからポートＢ、ポートＢからポートＣ、ポート
ＣからポートＡへの順方向特性を有する光サーキュレー
タ１２と、一方の入力ポートが光サーキュレータ１２の
ポートＢに接続された光合分波器７と、光合分波器７の
入力ポート７−２に接続された励起光源６と、一端が光
合分波器７の入出力ポート７−３に接続された希土類添
加光ファイバ５と、コモンポートが希土類添加光ファイ
バ５の他端に接続され増幅された信号光（λ0〜λN ）
を複数の出力ポートから出力する光合分波器２と、一端
が光合分波器２の特定の波長λN+1 の信号光を出力する
出力ポートに接続された光減衰器９と、光減衰器９の他
端と光サーキュレータ１２のポートＣとの間に接続され
た光カプラ３ｃと、入力ポートが光カプラ３ｃに接続さ
れた光周波数弁別器１０と、入力ポートが光周波数弁別
器１０の出力ポートに接続され出力ポートが光合分波器
２に設けられた図示しないヒータ（ペルチェ素子）に接
続された温度制御器１１とで構成されている。
【００３７】このような光増幅器においても図１に示し
た光増幅器と同等の機能及び特性が得られるが、内部の
レーザ発振光の伝搬方向が異なる。
た光増幅器と同等の機能及び特性が得られるが、内部の
レーザ発振光の伝搬方向が異なる。
【００３８】すなわち、図１に示した光増幅器では信号
光と発振光とは同一方向に伝搬し、光合分波器２により
分波されるのに対し、本光増幅器では発振光は信号光と
逆方向に伝搬する。このような発振光の伝搬を実現する
ために図１に示した光増幅器の光カプラ３ｂと光アイソ
レータ８の代わりに光サーキュレータ１２が設けられて
いる。光サーキュレータ１２の順方向特性により入力信
号光はポートＡからポートＢに至り増幅部へ入力する。
光と発振光とは同一方向に伝搬し、光合分波器２により
分波されるのに対し、本光増幅器では発振光は信号光と
逆方向に伝搬する。このような発振光の伝搬を実現する
ために図１に示した光増幅器の光カプラ３ｂと光アイソ
レータ８の代わりに光サーキュレータ１２が設けられて
いる。光サーキュレータ１２の順方向特性により入力信
号光はポートＡからポートＢに至り増幅部へ入力する。
【００３９】一方、発振光は光サーキュレータ１２のポ
ートＢからポートＣに至り光増幅部へ帰還する。発振光
の伝搬方向の他は図１に示した光増幅器と同様であるの
で動作の説明は省略する。
ートＢからポートＣに至り光増幅部へ帰還する。発振光
の伝搬方向の他は図１に示した光増幅器と同様であるの
で動作の説明は省略する。
【００４０】通常、発振光パワーは信号光パワーよりも
大きいので、図１に示した光増幅器では光合分波器のク
ロストーク特性により発振光の一部が信号光の出力ポー
トに漏れだすことが懸念されるが、本光増幅器では伝搬
方向が互いに異なるので、発振光の漏れ出しを抑圧する
ことができるという利点がある。
大きいので、図１に示した光増幅器では光合分波器のク
ロストーク特性により発振光の一部が信号光の出力ポー
トに漏れだすことが懸念されるが、本光増幅器では伝搬
方向が互いに異なるので、発振光の漏れ出しを抑圧する
ことができるという利点がある。
【００４１】さらに、機能を高めた光増幅器について説
明する。
明する。
【００４２】図３は本発明の光増幅器の他の実施の形態
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【００４３】図１に示した実施の形態との相違点は、入
出力ともに波長多重された信号光である点である。
出力ともに波長多重された信号光である点である。
【００４４】すなわち、本光増幅器は、波長多重信号光
を入力する光カプラ３ｂと、光カプラ３ｂからの信号光
をポートＡで入力し、増幅された波長多重信号をポート
Ｃから出力する光サーキュレータ１２と、励起光源６
と、入力ポート７−２が励起光源６に接続され、入出力
ポート７−１が光サーキュレータ１２のポートＢに接続
された光合分波器７と、一端が光合分波器７の入出力ポ
ート７−３に接続された希土類添加光ファイバ５と、コ
モンポートが希土類添加光ファイバ５の他端に接続され
増幅された信号光（波長λ0 〜λN ）を複数の入出力ポ
ートから出力する光合分波器２と、一端が光合分波器２
の複数の入出力ポートにそれぞれ接続された光減衰器１
３と、光減衰器１３の他端にそれぞれ接続され増幅され
た信号光を反射して光合分波器２に戻す光反射器１４
と、一端が光合分波器２の特定の波長λN+1 の信号光を
出力する出力ポートに接続された光減衰器９と、光減衰
器９の他端と光サーキュレータ１２のポートＣとの間に
接続された光カプラ３ｃと、入力ポートが光カプラ３ｃ
に接続された光周波数弁別器１０と、入力ポートが光周
波数弁別器１０の出力ポートに接続され出力ポートが光
合分波器２に設けられた図示しないヒータ（ペルチェ素
子）に接続された温度制御器１１とで構成されている。
を入力する光カプラ３ｂと、光カプラ３ｂからの信号光
をポートＡで入力し、増幅された波長多重信号をポート
Ｃから出力する光サーキュレータ１２と、励起光源６
と、入力ポート７−２が励起光源６に接続され、入出力
ポート７−１が光サーキュレータ１２のポートＢに接続
された光合分波器７と、一端が光合分波器７の入出力ポ
ート７−３に接続された希土類添加光ファイバ５と、コ
モンポートが希土類添加光ファイバ５の他端に接続され
増幅された信号光（波長λ0 〜λN ）を複数の入出力ポ
ートから出力する光合分波器２と、一端が光合分波器２
の複数の入出力ポートにそれぞれ接続された光減衰器１
３と、光減衰器１３の他端にそれぞれ接続され増幅され
た信号光を反射して光合分波器２に戻す光反射器１４
と、一端が光合分波器２の特定の波長λN+1 の信号光を
出力する出力ポートに接続された光減衰器９と、光減衰
器９の他端と光サーキュレータ１２のポートＣとの間に
接続された光カプラ３ｃと、入力ポートが光カプラ３ｃ
に接続された光周波数弁別器１０と、入力ポートが光周
波数弁別器１０の出力ポートに接続され出力ポートが光
合分波器２に設けられた図示しないヒータ（ペルチェ素
子）に接続された温度制御器１１とで構成されている。
【００４５】次に本光増幅器の動作について説明する。
【００４６】本光増幅器の入出力ともに波長多重された
信号光であり、図１に示した光増幅器において出力が分
波された信号光出力であったのと異なる。波長多重され
た入力信号光は光サーキュレータ１２のポートＡからポ
ートＢに至り、増幅された後に光合分波器２により各チ
ャネルに分離され、各波長ごとに光減衰器１３を経て光
反射器１４により全反射され、再び同じ光路を経て光サ
ーキュレータ１２のポートＢからポートＣに出力され
る。各光減衰器１３は増幅された各チャネルの光出力が
等しくなるように調整される。
信号光であり、図１に示した光増幅器において出力が分
波された信号光出力であったのと異なる。波長多重され
た入力信号光は光サーキュレータ１２のポートＡからポ
ートＢに至り、増幅された後に光合分波器２により各チ
ャネルに分離され、各波長ごとに光減衰器１３を経て光
反射器１４により全反射され、再び同じ光路を経て光サ
ーキュレータ１２のポートＢからポートＣに出力され
る。各光減衰器１３は増幅された各チャネルの光出力が
等しくなるように調整される。
【００４７】一方、光合分波器２のポートのうち信号波
長帯域以外の分波出力ポート（図では波長λN+1 の出力
ポート）は光カプラ３ｃ及び光減衰器９を経て光カプラ
３ｂにより入力信号光と合成される。
長帯域以外の分波出力ポート（図では波長λN+1 の出力
ポート）は光カプラ３ｃ及び光減衰器９を経て光カプラ
３ｂにより入力信号光と合成される。
【００４８】従って増幅部にて発生した自然放出光のう
ち波長λN+1 の近傍の光は光合分波器２、光カプラ３
ｃ、光減衰器９、光カプラ３ｂ、光サーキュレータ１２
を経て再び増幅部に入力する帰還ループを形成する。こ
の帰還ループにより光増幅器は波長λN+1 で発振し、こ
の発振により増幅部の利得は図１に示した光増幅器と同
様に信号光の入力パワーＰｉによらず一定に保たれる。
また増幅部の利得は光減衰器９により帰還ループの損失
を変えることにより調整可能である。発振光の一部は図
１及び図２に示した光増幅器と同様に、光カプラ３ｃに
より分岐され、光周波数弁別器１０によりその発振波長
が検出され、この検出出力を用いて発振波長が一定にな
るように温度制御器１１により光合分波器２の温度が帰
還制御される。
ち波長λN+1 の近傍の光は光合分波器２、光カプラ３
ｃ、光減衰器９、光カプラ３ｂ、光サーキュレータ１２
を経て再び増幅部に入力する帰還ループを形成する。こ
の帰還ループにより光増幅器は波長λN+1 で発振し、こ
の発振により増幅部の利得は図１に示した光増幅器と同
様に信号光の入力パワーＰｉによらず一定に保たれる。
また増幅部の利得は光減衰器９により帰還ループの損失
を変えることにより調整可能である。発振光の一部は図
１及び図２に示した光増幅器と同様に、光カプラ３ｃに
より分岐され、光周波数弁別器１０によりその発振波長
が検出され、この検出出力を用いて発振波長が一定にな
るように温度制御器１１により光合分波器２の温度が帰
還制御される。
【００４９】本光増幅器はこのような構成により光合分
波器２の各分波ポート（出力ポート）に設けられた光減
衰器１３を適当な値に調整することにより光増幅部の利
得の波長依存性を補償することが可能であり、この補償
により各波長チャンネルの出力ポート間の増幅利得を等
しくすることが可能である。さらに特定の波長チャンネ
ルの合分波ポート（図では波長λｋの信号光が入出力す
るポート）を光反射器１４により折り返さずに分岐／挿
入ポートとして用いることもできる。この結果、特定の
波長チャンネルの信号光のみを分岐／挿入することがで
き、波長多重を用いた光ネットワークの高機能化を実現
することができる。
波器２の各分波ポート（出力ポート）に設けられた光減
衰器１３を適当な値に調整することにより光増幅部の利
得の波長依存性を補償することが可能であり、この補償
により各波長チャンネルの出力ポート間の増幅利得を等
しくすることが可能である。さらに特定の波長チャンネ
ルの合分波ポート（図では波長λｋの信号光が入出力す
るポート）を光反射器１４により折り返さずに分岐／挿
入ポートとして用いることもできる。この結果、特定の
波長チャンネルの信号光のみを分岐／挿入することがで
き、波長多重を用いた光ネットワークの高機能化を実現
することができる。
【００５０】以上本発明の光増幅器によれば、 (1) 光増幅器内部に帰還ループを設けて発振させること
により、増幅部の利得安定化が図られ、入力信号光パワ
ーの変動によらず一定の利得を有する光ファイバ式の光
増幅器が実現できる。
により、増幅部の利得安定化が図られ、入力信号光パワ
ーの変動によらず一定の利得を有する光ファイバ式の光
増幅器が実現できる。
【００５１】(2) 信号光の分波器の空きポート（信号帯
域外の波長の信号光の出力ポート）を利用して、この空
きポートを介して増幅光を増幅部に巡回帰還させる帰還
ループを形成することにより、帰還ループ形成のための
光部品（光フィルタ、光カプラ等）を不要とし、自動的
に内部発振光を信号帯域外に設定するとともに、発振光
の外部への漏れを防止することができる。
域外の波長の信号光の出力ポート）を利用して、この空
きポートを介して増幅光を増幅部に巡回帰還させる帰還
ループを形成することにより、帰還ループ形成のための
光部品（光フィルタ、光カプラ等）を不要とし、自動的
に内部発振光を信号帯域外に設定するとともに、発振光
の外部への漏れを防止することができる。
【００５２】(3) 発振波長を検出して、この発振波長が
常に一定になるように光合分波器の特性（素子温度）を
帰還制御することにより、合分波特性の安定化（中心波
長の安定化）を図ることができる。
常に一定になるように光合分波器の特性（素子温度）を
帰還制御することにより、合分波特性の安定化（中心波
長の安定化）を図ることができる。
【００５３】(4) 分波器の各分波出力を光減衰器で個別
に調整することにより、増幅部の利得の波長依存性を厳
密に補償することができる。
に調整することにより、増幅部の利得の波長依存性を厳
密に補償することができる。
【００５４】(5) 増幅・分波した信号光を反射させて再
び増幅媒体を通過させる増幅構成とすることにより、増
幅効率を向上させることができる。
び増幅媒体を通過させる増幅構成とすることにより、増
幅効率を向上させることができる。
【００５５】(6) 特定の波長の信号光のみ選択的に分岐
・挿入する機能等、高度な波長多重ネットワークの実現
に必要な機能を簡単に実現できる。
・挿入する機能等、高度な波長多重ネットワークの実現
に必要な機能を簡単に実現できる。
【００５６】(7) (1) 〜(6) に示す特性が簡単な構成に
より得られる。
より得られる。
【００５７】(8) 部品点数が少なく構成の簡単なので、
小型化、低価格化が可能である。
小型化、低価格化が可能である。
【００５８】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００５９】簡単な構成で中心波長精度が高く、光増幅
利得が安定した光増幅器の提供を実現することができ
る。
利得が安定した光増幅器の提供を実現することができ
る。
【図１】本発明の光増幅器の一実施の形態を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】本発明の光増幅器の他の実施の形態を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図３】本発明の光増幅器の他の実施の形態を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図４】光増幅器の従来例を示すブロック図である。
【図５】光増幅器の他の従来例を示すブロック図であ
る。
る。
２、７ 光合分波器 ３ｂ、３ｃ 光カプラ ５ 希土類添加光ファイバ ６ 励起光源 ８ 光アイソレータ ９ 光減衰器 １０ 光周波数弁別器 １１ 温度制御器
Claims (7)
- 【請求項１】 励起光を発生する励起光源と、一端に信
号光が入力される希土類添加光ファイバと、該希土類添
加光ファイバ内の信号光と上記励起光とを合波して上記
希土類添加光ファイバの他端から増幅された信号光を出
力させる光合分波器と、上記希土類添加光ファイバの他
端にコモンポートが接続され上記希土類添加光ファイバ
の増幅波長帯域内の複数の信号光を合分波する光合分波
器と、該光合分波器の特定の波長の信号光を入出力する
入出力ポートと上記希土類添加光ファイバの一端とを光
学的に結合し、特定の波長の信号光を上記希土類添加光
ファイバに帰還させることにより上記特定の波長でレー
ザ発振させる光結合手段とを備えたことを特徴とする光
増幅器。 - 【請求項２】 上記レーザ発振の光周波数を検出する検
出手段と、検出した光周波数が一定になるように上記光
合分波器の特性を帰還制御する帰還制御手段とを有する
請求項１に記載の光増幅器。 - 【請求項３】 上記光合分波器の特性は温度情報である
請求項２に記載の光増幅器。 - 【請求項４】 上記光結合手段は光カプラあるいは光サ
ーキュレータである請求項１から３のいずれかに記載の
光増幅器。 - 【請求項５】 上記光合分波器と上記希土類添加光ファ
イバとの間に、増幅利得を制御すべく光結合の大きさを
調整する調整手段とを設けた請求項１に記載の光増幅
器。 - 【請求項６】 上記調整手段は光減衰器である請求項５
に記載の光増幅器。 - 【請求項７】 上記光合分波器は基板上に形成されたア
レイ導波路格子を用いた集積化光合分波器である請求項
１から６のいずれかに記載の光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37403099A JP4000732B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37403099A JP4000732B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001189512A true JP2001189512A (ja) | 2001-07-10 |
| JP4000732B2 JP4000732B2 (ja) | 2007-10-31 |
Family
ID=18503154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37403099A Expired - Fee Related JP4000732B2 (ja) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4000732B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6965226B2 (en) | 2000-09-05 | 2005-11-15 | Cascade Microtech, Inc. | Chuck for holding a device under test |
| US8319503B2 (en) | 2008-11-24 | 2012-11-27 | Cascade Microtech, Inc. | Test apparatus for measuring a characteristic of a device under test |
-
1999
- 1999-12-28 JP JP37403099A patent/JP4000732B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4000732B2 (ja) | 2007-10-31 |
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